“無廢”與節(jié)能低碳的協(xié)同互促

孫騰

上海市節(jié)能減排中心有限公司

1 “無廢”與節(jié)能低碳均是高質(zhì)量發(fā)展的核心內(nèi)涵

1.1 資源產(chǎn)出率與節(jié)能低碳指標(biāo)共同構(gòu)成了高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵效率指標(biāo)

資源產(chǎn)出率是“無廢”理念的核心指標(biāo)。2016年1月1日正式生效的《2030年可持續(xù)發(fā)展議程》要求全球各國采用可持續(xù)的消費和生產(chǎn)模式，明確“到2030年，實現(xiàn)自然資源的可持續(xù)管理和高效利用”。中國作為落實《方案》的重要組成部分，2017年國家發(fā)改委印發(fā)《循環(huán)發(fā)展引領(lǐng)行動》，確立了提升資源產(chǎn)出率的短期目標(biāo)，明確“到2020年，主要資源產(chǎn)出率比2015年提高15%”。至此，我國能、碳、資源三位一體的高質(zhì)量發(fā)展效率指標(biāo)體系基本成型。2019年初，國務(wù)院辦公廳發(fā)布《“無廢城市”建設(shè)試點工作方案》，要求系統(tǒng)構(gòu)建“無廢城市”建設(shè)指標(biāo)體系，為優(yōu)化完善資源產(chǎn)出率指標(biāo)體系提供了試驗田。

經(jīng)合組織（OECD）率先建立了“綠色發(fā)展指標(biāo)體系”，其中第二部分即“經(jīng)濟的環(huán)境和資源產(chǎn)出率”指標(biāo)，包括CO2產(chǎn)出率、能源產(chǎn)出率、資源產(chǎn)出率、水產(chǎn)出率和環(huán)境調(diào)整后的多因素產(chǎn)出率（即環(huán)境綜合產(chǎn)出率）（見表1）。各國在該指標(biāo)體系的指導(dǎo)下，結(jié)合各自實際制定相應(yīng)的具體目標(biāo)。以日本為例，在《建立循環(huán)型社會基本法》中提出2025年資源產(chǎn)出率達到49萬日元/t，比2015年提高11萬日元/t的目標(biāo)（見圖1）。

經(jīng)合組織（OECD）將資源分為生物質(zhì)（食物和飼料、木材）、化石能源、非金屬礦物（建筑材料、其他非金屬礦物）、金屬及金屬礦物四大類。研究結(jié)果顯示：2005至2016年，大部分國家的資源產(chǎn)出率均有所增長；金磚國家的資源產(chǎn)出率與OECD國家相比仍有較大差距（見圖2）。

圖1 日本資源產(chǎn)出率目標(biāo)

表1 OECD綠色發(fā)展指標(biāo)體系——環(huán)境和資源產(chǎn)出率部分

圖2 OECD國家與金磚國家的資源產(chǎn)出率（2005年與2016年對比）（USD/kg）

1.2 “無廢”的關(guān)鍵舉措有助于實現(xiàn)節(jié)能低碳

“無廢”的關(guān)鍵舉措即減量化（reducing）、再利用（reusing）、再循環(huán)（recycling）（3R原則）及無害化處置的焚燒（energy recovery）和填埋（disposal）。近年來，“無廢”的定義不斷演進。零廢棄國際聯(lián)盟（Zero Waste International Alliance）對“無廢”的最新定義為“通過負責(zé)任的生產(chǎn)、消費、重復(fù)使用以及產(chǎn)品、包裝和材料的回收來保護所有資源，不使用焚燒，避免任何威脅環(huán)境或人類健康的排放”。相應(yīng)的3R原則也得到了拓展，體現(xiàn)出兩大新特點：一是更加重視源頭減量，最推薦的舉措是在產(chǎn)品設(shè)計環(huán)節(jié)即考慮減少廢棄物產(chǎn)生；二是為了減少溫室氣體排放，焚燒排在填埋之后成為最不推薦的兜底舉措（見圖3）。

圖3 實現(xiàn)零廢棄的舉措層次

圖4 2018年全球物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)創(chuàng)新大賽金獎作品——垃圾車路徑優(yōu)化平臺

在上述理念的指引下，“無廢”與節(jié)能低碳的聯(lián)系更為緊密。一是設(shè)計體系在資源使用方面應(yīng)是閉環(huán)而非線性的，在獲取原始自然資源之前，先使用既有材料，尤其是應(yīng)盡量減少不可再生資源的開采。二是產(chǎn)品全生命周期盡可能本地化，通過優(yōu)化運輸路線，減少運輸過程的能耗和溫室氣體排放（見圖4）。三是擴展污染者付費的內(nèi)涵，任何導(dǎo)致環(huán)境退化或資源枯竭的人都應(yīng)承擔(dān)全部成本，鼓勵將包括固廢和溫室氣體排放在內(nèi)的環(huán)境成本內(nèi)部化。四是盡量減少焚燒方式的能源回收，盡可能提升垃圾焚燒的效率，減少廢棄物和溫室氣體的排放。

2 踐行“無廢”理念促進節(jié)能低碳

在上述衡量資源產(chǎn)出的指標(biāo)體系中，礦產(chǎn)、油品均為重要組成部分，同時鋼鐵、石化行業(yè)均是產(chǎn)廢重點行業(yè)和能耗大戶，在相關(guān)領(lǐng)域貫徹“無廢”理念，亦有助于實現(xiàn)節(jié)能低碳。

2.1 鋼鐵行業(yè)廢鋼鐵循環(huán)利用

鐵礦石是最主要的礦產(chǎn)資源之一，廢鋼鐵是最主要的城市礦產(chǎn)之一，以廢鋼鐵的循環(huán)利用代替鐵礦石的開發(fā)利用，是“無廢”的重要內(nèi)容。

鋼鐵生產(chǎn)工藝主要分為長流程和短流程兩大類。長流程工藝指以煤炭、鐵礦石為原材料，經(jīng)過煉焦、燒結(jié)、高爐煉鐵、轉(zhuǎn)爐煉鋼等工序生產(chǎn)粗鋼的工藝。短流程工藝指以廢鋼鐵為原材料，主要通過電爐煉鋼生產(chǎn)粗鋼的工藝。其中的核心指標(biāo)即廢鋼比（廢鋼鐵用量與粗鋼產(chǎn)量之比），廢鋼比越高，說明鋼鐵生產(chǎn)工藝越偏向于短流程。我國鋼鐵生產(chǎn)工藝整體偏向于長流程，廢鋼比在世界主要產(chǎn)鋼國中處于最低水平（見表2），因此我國鋼鐵生產(chǎn)能耗強度和污染物排放強度均偏高［1］。

國際重復(fù)利用工業(yè)局（BIR）統(tǒng)計顯示，回收1t鋼可節(jié)約1 100kg鐵礦石、630kg煤和55kg石灰石，減少58%的CO2、76%水污染物、86%空氣污染物和97%采礦廢物和2．3m2垃圾填埋空間。“十三五”以來，鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級得到廣泛重視。《廢鋼鐵產(chǎn)業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃》提出，在人均鋼鐵蓄積量達到較高水平情況下（預(yù)計2020年將超過8t/人），2020年力爭將廢鋼比提高到20%。未來一段時期，我國鋼鐵行業(yè)將迎來拐點，把握歷史機遇，建立廢鋼鐵回收利用體系、轉(zhuǎn)型短流程煉鋼工藝，將有力促進我國減少鋼鐵生產(chǎn)能耗和碳排放。

表2 2017年主要國家和地區(qū)廢鋼比

2.2 石化行業(yè)廢渣資源化利用

石化產(chǎn)生的廢棄物種類繁多，危險性大。石油渣是煉油過程中的最終剩余部分，匯集了原油中的幾乎所有硫和金屬成分。石油渣的清潔利用較為困難，一般僅能作為瀝青使用或焦化制成石油焦。環(huán)保要求的日益提升，高硫、高金屬含量產(chǎn)品的出路進一步受到限制。同時，油品升級使石化行業(yè)的氫氣需求持續(xù)提升。IGCC多聯(lián)產(chǎn)工藝以汽、電、氫、化工產(chǎn)品聯(lián)產(chǎn)，環(huán)保、高效等優(yōu)點受到關(guān)注。IGCC原理是通過化學(xué)反應(yīng)（主要在氣化爐內(nèi)）將煤、天然氣、石油渣等富碳燃料轉(zhuǎn)化為能夠在聯(lián)合循環(huán)機組中燃燒的合成氣（CO和H2混合物）等燃料，將化學(xué)能轉(zhuǎn)移到H2上，然后再對CO和H2進行分離［2］，因此適用PCDC（燃燒前脫碳）技術(shù)。

目前，國內(nèi)石化行業(yè)已有應(yīng)用渣油、脫油瀝青、石油焦等做原材料的IGCC多聯(lián)產(chǎn)裝置，如福建聯(lián)合石化一體化IGCC裝置［3］等。燃燒前脫碳技術(shù)亦有示范應(yīng)用，如連云港清潔煤能源動力系統(tǒng)研究設(shè)施3萬t/年碳捕集項目、華能綠色煤電IGCC電廠6-10萬t/年碳捕集、利用和封存示范項目等。在煉油和其它領(lǐng)域（如氫燃料電池）H2需求持續(xù)提升的背景下，利用IGCC+CCUS技術(shù)，以低值石油產(chǎn)品和煉油廢棄物為原材料實現(xiàn)汽、電、H2的清潔生產(chǎn)供應(yīng)，有望在減少石化行業(yè)廢棄物的同時實現(xiàn)節(jié)能低碳。各類碳捕捉技術(shù)見圖5。

圖5 各類碳捕捉技術(shù)

3 節(jié)能低碳過程中必須貫徹“無廢”理念

發(fā)展新能源、利用生物質(zhì)能（如垃圾發(fā)電）、推廣新能源汽車等，都是當(dāng)前主要的節(jié)能降碳舉措，在此過程中，應(yīng)貫徹“無廢”理念，減少“應(yīng)對氣候變化型”廢棄物的產(chǎn)生。

3.1 未雨綢繆推進光伏組建、動力電池回收利用

生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度是指將生產(chǎn)者對產(chǎn)品承擔(dān)的資源環(huán)境責(zé)任從生產(chǎn)環(huán)節(jié)延伸到產(chǎn)品設(shè)計、流通消費、回收利用、廢物處置等全生命周期的制度。2016年末，國務(wù)院辦公廳發(fā)布的《生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度推行方案》要求率先對電器電子、汽車、鉛酸蓄電池和包裝物等4類產(chǎn)品實施生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度。2019年初，生態(tài)環(huán)境部等九部委聯(lián)合發(fā)布的《廢鉛蓄電池污染防治行動方案》，進一步強調(diào)落實生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度，提出到2020年，鉛蓄電池生產(chǎn)企業(yè)通過落實生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度實現(xiàn)廢鉛蓄電池規(guī)范收集率達到40%，到2025年廢鉛蓄電池規(guī)范收集率達到70%。

電池、報廢汽車、電子電器廢棄物等也是歐盟、日本等廢棄物管理先進地區(qū)的管理重點。近年來，低碳新技術(shù)應(yīng)用帶來的新型廢棄物開始得到關(guān)注。日本方面，《建立循環(huán)型社會基本法》對特定品種提出“在商品和服務(wù)的整個生命周期中徹底循環(huán)資源”，其中一類為“作為應(yīng)對全球變暖和其它環(huán)境問題的措施而被廣泛采用的產(chǎn)品和材料”，具體包括光伏發(fā)電設(shè)施廢棄物、鋰電池和碳纖維增強材料等。歐盟方面，2011年末修訂的《歐盟關(guān)于廢棄電子電氣設(shè)備的指令》納入了光伏設(shè)備，規(guī)定自2018年8月15日起，大型設(shè)備的光伏設(shè)備回收利用率至少達到80%，小型設(shè)備組成部分的光伏設(shè)備回收利用率至少達到55%。《歐盟關(guān)于電池的指令》提出，鉛酸電池、鎳鎘電池、其它電池的回收利用率至少達到65%、75%和50%。

3.2 做好垃圾分類，減少垃圾焚燒爐渣

垃圾焚燒發(fā)電是可再生能源電力的重要組成部分，是包括日本在內(nèi)的亞洲地區(qū)的廢棄物主要處置方式之一。部分代替火電發(fā)電量，垃圾焚燒發(fā)電整體上實現(xiàn)了減少化石能源使用和溫室氣體排放的效果。與此同時，垃圾焚燒發(fā)電會產(chǎn)生一定比例的爐渣（約占焚燒量的20%-25%）。目前，上海垃圾焚燒爐渣已超過100萬t，未來隨著“原生生活垃圾零填埋”目標(biāo)的落實，焚燒爐渣預(yù)計還將持續(xù)增長。

垃圾焚燒爐渣的主要成分包括陶瓷碎片、磚石、石頭、玻璃、熔渣、鐵、其它金屬等不可燃物［4］。一方面，上海市生活垃圾組分中不可燃部分（見圖6）未見明顯下降，另一方面，需要與生活垃圾協(xié)同焚燒的拆房和裝修垃圾殘渣居高不下，其中包含較多不可燃物質(zhì)。上海亟待通過加強垃圾分類減少垃圾焚燒爐渣。近期，《上海市生活垃圾管理條例》的發(fā)布邁出了堅實的一步。

歐盟和日本均建立了較好的生活垃圾和建筑垃圾分類回收體系。日本分成5大類、須定時定點投放的生活垃圾管理體系堪稱世界標(biāo)桿。《建立循環(huán)型社會基本法》提出的分類回收重點包括塑料、生物質(zhì)、金屬、磚石與建筑材料等。《歐盟廢棄物指令框架》［5］要求紙張、金屬、塑料、玻璃（截至2015年）、紡織品（截至2024年）必須分類回收，建筑垃圾分類系統(tǒng)至少包含木材、非金屬礦物（混凝土、磚塊、石頭、瓷磚和陶瓷）、金屬、玻璃、塑料和石膏。

圖6 2007-2016年上海市生活垃圾組分（部分不可燃物）［6］