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污泥处理处置碳排放研究系列——碳排放研究背景及方法

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2021-2-20     浏览次数:    

1.中国2060的碳中和目标
   2020年9月22日,国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上发表重要讲话强调,中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。9月30日在联合国生物多样性峰会上通过视频发表重要讲话,国家主席习近平再次强调了“中国将秉持人类命运共同体理念,继续做出艰苦卓绝努力,提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和,为实现应对气候变化《巴黎协定》确定的目标做出更大努力和贡献。”这是中国在巴黎协定之后第一个长期气候目标,也是第一次提到碳中和。目前中国最大的排放源来自电力及热力生产、工业及交通,而中国作为全球最大的排放主体,实现这一目标仍然需要考虑其他碳排放,在快速推广现有成熟低碳方案的同时积极寻找新途径、发展新技术。
2.短期气候污染物——甲烷
   第21届联合国气候大会特别提出应重视短期气候污染物(SLCP),以获得快速的气候响应。甲烷作为最为重要的一种SLCP,其温室气体效应是二氧化碳(CO2)的25倍,成为全球应对气候变化的减排新战略中的重点对象之一。据估测,人类活动给全球气候变化带来的影响有25%来自于甲烷排放。另一方面,欧洲国家的经验表明,生物甲烷是实现长期气候目标关键的下一步,主要是由于当生物甲烷通过能源利用并最终以CO2的形式进入环境中,则这部分温室气体被称为“备案项”,不计入总排放中;但是如果这部分生物质能以非CO2的其它温室气体形态进入环境,则需要按照不同的温室热效应计入温室气体总排放。

 

  图1 SLCP对于2050年全球温度控制的贡献
   中国是世界上甲烷排放量最高的国家(世界银行数据),约占全球甲烷排放总量的五分之一,其中废弃物和污泥的甲烷排放量约占全国排放量的10%,预计到2030年将达到全国排放量的15%,因此有机废弃物能源化将成为我国甲烷减排的重要手段。据此,我们应该意识到有机废弃物处理行业蕴含的高效减排潜力,并探索出了一些可行的碳减排路径。
 3.碳排放计算方法
   尽管研究发现有许多对气候系统产生影响的气体,但只有6种主要类型的温室气体包含在京都协议中,并包含在碳排放评估中,他们是CO2、CH4、N2O、HFCs、PCFs和SF。为了量化和对比各种温室气体的影响,采用二氧化碳当量(CO2-e)来计算碳排放。该当量根据不同温室气体的全球制暖潜能,测量并对比不同温室气体的排放。6种主要类型的温室气体,每一种都有相关的全球致暖潜能指数,气体排放的吨数乘以相关的全球致暖指数便可以得到二氧化碳当量值。

 

  表1 温室气体全球制暖潜能指数
   目前,关于碳排放计算的方法和导则主要基于大型组织的程序或数据库。其中包括政府间气候变化专门委员会(IPCC),美国环境保护局(USEPA),欧洲环境保护局(EEA)等。IPCC向所有联合国和世界气象组织成员开放,目前已经有194个国家加入。IPCC发布了国际性的清单性质的碳审计方法(如《2006年国家温室气体清单导则》),作为所有温室气体清单的基础,确保他们具有可对比性并易于理解。2011年我国颁布《省级温室气体清单编制指南(试行)》,其以IPCC发布的《2006年国家温室气体清单导则》为基础,给出了能源活动、工艺生产过程、农业、土地利用变化和林业、废弃物处理五个部分的碳审计办法。
 4.污泥处理工艺路线中的碳排放评价
   碳排放可以作为评价污泥技术路线的一项新参数,它反映了污泥处理处置过程中可能排放的温室气体和相关的气候变化影响,以“吨二氧化碳当量/年”来计算。
   本系列文章的碳排放研究范围如图2所示。
   范围1直接排放——从系统边界内的处理设施直接排放的温室气体,包括所有污泥处理设施、能源回收设施、土地利用等(蓝色实线区域)。
   范围2间接排放:电——边界内处理设施和用电(及向外部电网供电)相关的间接温室气体排放(及补偿)。
   范围3间接排放:其它——本次研究还将重点考虑其它所有的重要的间接排放。包括污泥土地利用排放的N2O,取代原材料的处理后污泥的碳值(污泥替代氮肥)(黄色虚线区域)。
   注:鉴于不同工程的土建及运输存在较大区别,因此与土建及运输有关的排放不包含在本研究的碳排放计算中。

 

  图2 污泥碳排放系统边界 


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